白酒是我国特有的蒸馏酒，不同地区和工艺所产白酒各具特色，包含浓香型、清香型、酱香型等十二大香型白酒，其中浓香型是我国产量最大、市场占比最高的香型，具有广泛的群众基础和消费需求。相较于其他香型白酒，浓香型白酒工艺最大的不同之处在于其采用泥窖固态发酵、续糟配料和混蒸混烧工艺[1]；香气上具有以浓郁窖香为主、舒适的复合香气，口味上具有绵甜醇厚、协调爽净、余味悠长等特点[2]。在浓香型白酒酿造中，素有“千年老窖万年糟，酒好全凭窖池老”的说法，足以展现出优质老窖池对白酒质量的重要作用。因此，对于浓香型白酒企业而言，优质窖池是其最重要的核心资产。而在一些地方，还专门对持续生产使用30年以上且仍在生产使用的老窖池、作坊及储酒空间成立相关法规进行保护[3-4]，充分体现了地方对老窖池保护的重视。
窖泥作为微生物发挥功能的载体，其老熟过程是极其漫长的，连续使用数十年的窖池，窖泥经过微生物不断富集和驯化，形成其独特的菌群体系，其微生物的种类及数量直接反映窖泥品质，从而影响浓香型白酒的质量[5]。在酿造过程中，窖池管理是重中之重，窖池管理得当，可促进窖泥老熟生香，否则可能导致窖泥功能退化，微生物锐减，优质酒率下降，对酒企造成重大损失。本文综述了浓香型白酒窖泥微生物群落结构、窖池养护技术等方面的研究与应用，以期为窖泥功能微生物的利用以及窖池养护技术的应用提供参考。
1 浓香型白酒窖池概述
在浓香型白酒窖池建设中，需首要考虑窖池的牢固性和防渗性能，所用土壤需具有毛细作用小、黏性好、可塑性强、稳定性佳等特点。其中以黄黏土为最佳，这是由于黄黏土主要由硅酸盐叠合成的黏性颗粒胶体构成，胶体表面具有能互相组成凝聚体的电荷，这种凝聚体不仅具有良好支撑作用，而且能够通过电荷作用起到浓缩营养和吸附有益菌体的作用；而窖池体积各酒企间并不统一，通常与投料量、甑桶大小、工艺标准等相关[6]。
采用泥窖为容器发酵是浓香型白酒最大的特点之一，其风味中最重要且独特的窖香主要来源于窖泥微生物[7]。与陶缸、不锈钢等发酵容器相比，窖泥是浓香型白酒酿造中重要的微生物载体和来源，与酒体中呈香呈味物质的生成息息相关。一般来说，窖池连续使用时间越长，窖泥质量则越好，酿造的白酒品质越高[8]。这是由于酿造过程中，每一轮投料生产即是为窖泥提供营养成分，窖泥微生物也在连续生产中不断累积和驯化，使窖泥中以己酸菌为主的产香功能菌得以增加并随时间增长趋于稳定，同时在与其他微生物的共同作用下，使得浓香型白酒风味更加浓郁、丰富。
2 窖泥微生物多样性研究
在现有微生物培养技术下，能培养的窖泥微生物很少，导致对窖泥菌群体系及功能的认识受到局限。而分子生物学、微生物组学技术的运用，可以使人们尽可能了解窖泥微生物多样性及其作用机制。目前，高通量测序等技术已广泛应用于酿酒微生物多样性研究中[9]，已成为研究窖泥、大曲等复杂菌群结构的主要手段之一，极大程度丰富对酿酒生态中复杂菌群体系的认识。再以此为基础，结合传统培养技术，定向富集、分离某些特定的功能菌用于酿酒生产。
2.1 不同地域窖泥微生物群落结构
从不同地域来看，浓香型白酒的生产遍布全国，但规模较大的酒企主要集中在四川和江淮一带，由于环境、工艺的不同，酿酒微生物存在较大差异，而窖泥微生物作为重要来源之一，对不同产区浓香型白酒风格差异的形成具有重要作用。研究表明，窖泥原核微生物在门水平上，主要以厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、互养菌门（Synergistota）、广古菌门（Euryarchaeota）为主，这几类微生物在四川[10]、安徽[11]、江苏[12]等产区窖泥中均以优势菌出现，丰度较高，但河南产区窖泥广古菌门含量低于四川、安徽、江苏产区。通过对比四川、安徽、江苏、甘肃、山东的窖泥微生物群落结构，发现不同地区窖泥在核心微生物的种类上差异较小，但是丰度上存在较大差异[13]。细菌方面，产己酸菌属（Caproiciproducens）在四川和安徽的窖泥中丰度更高；沉积菌属（Sedimentibacter）、氢孢菌属（Hydrogenispora）的丰度在甘肃和江苏窖泥中更高；四川窖泥中发酵单胞菌属相较其他地区最低，丰度仅为0.1%，而氨基酸杆菌属（Acidaminobacter）在江苏、四川和山东地区窖泥相对丰度较高；古菌方面，江苏窖泥中含有较高丰度的甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）、甲烷袋状菌属（Methanoculleus）和荧光甲烷球菌属（Methanomassiliicoccus）；而安徽和江苏窖泥中则含有较高丰度的甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）。在真核微生物方面，四川地区窖泥以子囊菌门（Ascomycota、64.35%）、担子菌门（Basidiomycota、32.24%）、罗兹菌门（Rozellomycota、19.74%）为优势菌门[14]。相较四川地区窖泥，安徽地区窖泥优势菌门还有接合菌门（Zygomycota），但不含罗兹菌门（Rozellomycota）[15]；甘肃地区窖泥优势菌门还多有被孢霉门（Mortierellomycota）[16]；而河南地区窖泥优势菌门则还有毛霉菌门（Mucoromycota）和被孢霉门（Mortierellomycota），但不含罗兹菌门（Rozellomycota）[17]。在属水平上，安徽地区窖泥假丝酵母属（Candida）、毕赤酵母属（Pichia）等真菌丰度更高；但四川地区窖泥的嗜热真菌属丰度更高，而河南窖泥优势菌还含有其他地区不常见的毡盘菌属（Byssonectria）、伽穆孢属（Gamsia）、绿僵菌属（Metarhizium）；甘肃地区窖泥含有较高丰度的枝孢菌属（Cladosporium）、哈萨克斯坦酵母属（Kazachstania）。
2.2 不同窖龄微生物群落结构
通常新窖池是不出优质酒的，随着时间的增长，产国家名酒品质的白酒比例随之增加，百年以上的窖池产名酒率达60%[18]。通过研究发现，不同窖龄窖泥微生物的差异主要体现在己酸菌、古菌上。窖龄20年的窖泥中产己酸菌属含量比窖龄10年、5年更高，梭菌属（Clostridium）随窖龄的增加而提高，甲烷杆菌属（Methanobacterium）在底层窖泥中含量较高[14]。在所有优势菌的总体占比上，窖龄4年和40年的并无明显差异，但各微生物的丰度上差异明显，4年窖龄窖泥中的乳杆菌属（Lactobacillus）和拟杆菌属（Bacteroides）丰度高于40年窖泥，且4年窖龄窖池中原核微生物在窖池空间分布上差异更大，而40年窖池原核微生物分布更均匀。毕天然等[19]利用荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH）不同窖龄微生物群落结构，结果发现，100年窖龄的窖泥真细菌的数量高于30年窖龄的窖泥；且100年窖龄的窖底泥真细菌数量高于200年窖龄的窖底泥；梭菌属的数量随着窖龄增长而增加，且窖底数量高于窖壁；古菌方面，甲烷菌的总量随窖龄增长而增加，其中窖壁氢营养型古菌随窖龄增长而比例增高，而窖底泥中则是乙酸营养型古菌的比例增高。关于古菌的研究，邓杰等[20]与上述研究有相似的结果，且还发现窖泥中古菌多样性随窖龄的增加而降低，其中Thermoplasmatales在古菌群落中所占比例随窖龄的增加呈现减少的趋势，但甲烷杆菌属所占比例随窖龄的增加呈现增加的趋势。窖泥经过长期驯化，微生物逐渐趋于稳定，具体表现为己酸菌、甲烷菌等功能菌含量增加，30年以上窖龄的窖泥微生物多样性总体更高，且各菌群所占比例均匀度也优于30年以下窖泥及新窖泥[21]。
2.3 窖泥微生物的应用研究
在白酒酿造中，微生物的生长代谢并非完全独立进行，不同菌群间也存在协同作用。目前，已研究的与窖泥中己酸菌具备共同作用促进己酸产量提升的菌株主要包括羧状芽孢杆菌（Bacillus carboxylosus）、甲烷菌、放线菌及酵母菌[22]。徐占成等[23]将一株高产己酸的生孢梭菌（Clostridium sporogense）用于人工窖泥培养，发酵后梭菌属增长了1.73倍，甲烷八叠球菌属增长了2.04倍，其微生物群落及丰度接近5年窖龄水平。张应刚[24]通过向窖泥中加入产甲烷菌富集液，使得窖泥中的产己酸菌属和甲烷短杆菌属大量富集，而所产白酒中己酸、丁酸和乙酸的含量显著提升。此外，还有研究表明酸性脲酶产生菌与产香克氏梭菌复配应用于酿酒生产，所产原酒“四大酯”含量最高可提升5倍[25]。菌群之间的协同作用，为人工窖泥培养和窖池养护提供新的思路。
除此之外，有研究者还发现某些窖泥微生物具有调节自身指标的作用。研究表明，新窖泥和退化窖泥的pH值偏酸性[26]，而优质窖泥的pH值总是接近中性[27]。陈园等[28]通过多次富集的方式从窖泥中分离得到一株高产氨态氮的菌株——陆地寡养单胞菌，在试验培养基下，氨基酸态氮产量为232.176 mg/L，表明该菌具有增加窖泥pH的作用。罗青春等[29]以乳酸为唯一碳源的选择培养基从窖泥中分离得到一株可降解乳酸的原玻璃蝇节杆菌，通过降解乳酸可防止窖泥酸度过高，维持窖泥环境的稳定。这类微生物若加以挖掘和培养，便可直接应用于窖池的改善上。
3 窖池退化的原因分析
浓香型白酒窖池经过常年的的循环生产，窖泥品质会逐渐提高。但有时候窖泥表面会出现白色颗粒或白色晶状物，同时伴随着基酒己酸、乙酸乙酯含量下降，这是窖泥退化的典型表现。与正常窖泥相比，退化窖泥在感官上差异明显（见表1）。退化的窖泥在腐殖质、铵态氮、水分含量、pH值等指标含量上降低，微生物群落多样性指数降低，梭菌等功能微生物明显减少，产酸生香能力大幅下降[30-31]。
表1 正常窖泥与退化窖泥感官对比[32]
Table 1 Sensory comparison between normal pit mud and degraded pit mud
项目正常窖泥退化窖泥色泽手感香气镜检乌黑、在阳光下呈莹光湿润、柔软细腻浓郁窖泥香杆菌、梭菌多浅灰色、有白色盐层干燥、板结、坚硬缺少香味杆菌、梭菌少
3.1 管理不当导致窖泥退化
3.1.1 糟醅配料不合理
浓香型白酒每一排生产均要合理配料来调控入窖糟的“酸、淀、水、曲”含量，以此保证糟醅正常发酵。若配料不合理，不仅产质量低下，也无法达到“以糟养窖”的目的[33]。若入窖水分含量长期过低、糠壳使用量过大，会导致糟醅疏松显糙而使其保水性差，造成淋浆严重，从而窖泥的含水量降低，导致窖泥板结退化。若长期入窖淀粉含量过高、水分含量过大、加曲量过大，均会导致糟醅生酸幅度大，而糟醅酸度过大极易产生乳酸铁、乳酸钙等物质沉积在窖泥中，使窖泥板结变硬，导致窖泥的透水性差，无法通过水分的流转汲取糟醅中的营养，影响窖泥微生物的生长繁殖，从而导致窖泥退化。同时生产用水未经软化，矿物质含量过高，导致钙铁等金属离子与酸结合形成沉淀，也会加速窖泥退化。
3.1.2 生产操作不合要求
通常入窖糟醅踩窖原则为“沿边密踩，中间冬季稀踩、夏季密踩”，若长期未按要求踩窖，则会导致糟醅含氧量高，使窖泥不能保持严格厌氧的状态，进而影响窖泥厌氧功能菌的活性受损。若糟醅入窖后未及时踩窖，会导致糟醅富集大量空气微生物，好氧微生物大量繁殖，进而使糟醅酸度高，加速窖泥退化。
3.1.3 发酵周期不规律
浓香型白酒酿造一年四个排次，生产周期较为规律。若长期随意调整窖期，尤其是长期双轮底发酵，长周期发酵，会使窖池长时间汲取不到新的营养物质，且发酵期过长，窖池中上部窖泥会出现失水现象[34]，酸度也不断积累，进而导致窖泥功能退化。
3.2 人工窖泥培养不到位
新建窖池通常会使用微生物技术培育的人工窖泥，由于技术水平的差异，制作的人工窖泥可能会出现配料营养不均衡、生泥块混合不均匀、厌氧条件不达标、培养时间不充足等情况，这都将直接影响人工窖泥的品质，且后期窖泥老熟受到阻碍。尤其是在配料方面，人工窖泥必须要配料比例合理，碳源、氮源等营养均衡，水分含量达到36%以上，才能保证微生物正常生长代谢[35]。人工窖泥若水分过低，则容易出现窖泥局部板结；水分过高，窖泥则容易从窖壁脱落。
3.3 窖池管理不当
3.3.1 缺乏正确的窖池管理方法
若酒企没有正确的窖池管理方法或方法执行不严格，这将直接影响窖泥的进化以及稳定性。一是空窖长时间未入窖、未及时采用养护液养窖等，这将导致窖池表面水分挥发，窖泥干裂，乳酸盐类物质析出沉积。二是盲目使用黄水、尾酒等酸度较高的副产物对糟醅酸度过大、pH值偏低的窖池进行养护，使得窖泥pH值更低，不利于己酸菌的生长[36]，且更易产生乳酸钙等结晶沉积在窖泥中，致使窖泥丧失活性。
3.3.2 员工操作未达标准
若未按要求进行窖池管理，也会加剧窖池退化。比较常见的有：一是糟醅出窖时，未清扫干净窖壁糟醅，使得糟醅慢慢嵌入窖泥，使窖泥变糙，保水性变差，同时还会使窖壁形成隔层，不能与窖泥养护液、入窖糟醅充分接触；二是长时间不进行养护窖，导致窖泥水分挥发。三是糟醅入窖后，未进行窖池监测，未及时修整窖帽，导致窖池漏气；四是未对窖池周边区域进行清洁，导致窖池感染杂菌。
4 日常生产防止窖泥退化的措施
生产配料上，根据季节特点和出窖糟的发酵情况进行合理的差异化配料，使入窖糟醅淀粉、酸度、水分含量等指标适宜，培养“疏松不糙、柔熟不腻”的母糟形态。入窖时应保持适宜的入窖温度和卫生条件，防止产酸菌生长旺盛，导致糟醅生酸幅度大。只有通过严格控制配料比例和入窖条件，才能保证糟醅正常循环发酵，从而达到以糟养窖的目的。
生产安排上，应保持窖池发酵周期基本稳定，不乱开窖，不乱压窖，否则不利于窖泥功能菌的生长代谢和窖泥的老熟。生产过程中，应坚持“先出先入”的原则，尽量避免空窖时间过长，导致窖泥水分流失，从而窖泥微生物失活。
工艺操作上，糟醅出窖时，应及时将窖壁、窖底糟醅清扫干净，避免糟醅嵌入窖泥使窖泥表面形成隔层。糟醅入窖时，应严格落实踩窖工艺，尤其是窖边糟醅应长期密踩，避免糟醅含氧量过高。封窖时，糟醅高度应高于地面50 cm以上，避免发酵跌窖导致窖泥裸露干裂。
窖池管理上，空窖放置过程中应定期用养护液对窖泥进行养护，保持窖泥湿润，同时根据窖池酸度情况选用特定的养护液，若盲目使用尾水、黄水养窖，可能造成窖泥酸上加酸；定期观察并修整窖池窖帽，保证窖池密封性，防止封窖泥开裂、漏气染菌。而在窖池密封发酵过程中，必须要注意清洁窖池周边环境，保持洁净的生产环境。
5 窖池养护技术的研究及应用
要想不断提升窖泥品质，持续产出优质浓香型白酒，不仅需要提高酿酒管理水平，还需要加深对窖泥特性的解析，科学的养护窖技术的研究与应用也是防止窖泥退化、提升窖泥品质和白酒产质量的重要手段之一。
目前，关于窖池养护技术的研究与应用多集中在利用微生物技术制备养护液用于窖池养护[37-38]。研究发现，某些微生物具有一些特定功能，将之分离培养制得的养护液进行窖泥养护，可明显增加己酸菌数量，调节窖泥pH值，改善窖泥品质[39]。陈臣等[40]通过富集培养窖泥功能菌，以此制得养窖液，并用于产酒质量不佳的窖池，发现使用该养窖液后，窖泥各项指标均有改善，原酒中己酸、己酸乙酯等风味成分含量均有提高，而在与此相似的研究中也取得较好的效果[41-42]。此外，还有研究者利用黄水、酒尾等副产物制备酯化液用作窖池养护，通过对产酒质量不佳的窖池进行应用，发现窖泥的pH值及氨态氮等指标比养护前有了明显改善，所产原酒中己酸乙酯的含量也得到明显提高[43]。
除了上述养护液的研究，在窖泥中加入某些物质也具有改善窖泥品质的作用，提高产质量。醋酸钠是人工窖泥的重要成分之一，具有调节窖泥pH值、为窖泥己酸菌提供营养等作用。崔凤元等[44]通过窖池打孔注入醋酸钠溶液的方式进行窖池养护，经过多排试验，表明利用醋酸钠溶液养护窖池，对窖泥品质有明显改善作用，对原酒品质有一定促进作用结果发现；其中，窖泥pH值升高1.28，己酸菌数量增加3.41×105个/g，原酒己酸乙酯含量提高了31.06 mg/100 mL。泥炭是一种几千年所形成的天然沼泽地产物，营养丰富，有机质、腐殖酸含量高，且具有质轻、持水保肥的特点，常作为土壤调节剂使用。有研究者[45]利用泥炭进行窖池养护使窖泥腐殖质含量提高了1.3%，己酸菌数量提高了2.1×105个/g，所产原酒中己酸乙酯含量提高了40.10 mg/100 mL，该方式为浓香型白酒窖池养护提供了一种新途径。
6 展望
在浓香型白酒酿造中，窖泥发挥着重要的功能。窖泥会因有利条件而缓慢老熟，反之也会缓慢丧失活性，窖泥作为企业不可替代的核心资产，一旦发生退化，很难通过补救措施让窖泥恢复如初，严重影响白酒的质量，对酒企造成难以挽回的损失。
因此，对于窖泥退化现象，必须做好事前预防。在生产管理过程中必须严格控制生产条件，强化工艺执行标准，坚持做好窖池养护工作。此外，还需利用现代生物技术加强对窖泥功能微生物的研究，提高窖泥功能菌的培养技术，从而应用于养护液以及优质人工窖泥的制备。“取之窖泥，还与窖泥”强化窖泥的功能特点，再辅以严格的工艺措施，从而防止窖泥退化，促进窖泥老熟，不断提高浓香型白酒生产质量。
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